Nghiên cứu lựa chọn xúc tác và phương pháp xử lý policlobiphenyl (PCBs) trong phế thải dầu biến thế

Đ Ạ I H Ọ C Q U Ố C G IA H À N Ộ I T R Ư Ờ N G Đ Ạ• I H Ọ• C K H O A H Ọ• C T Ụ• N H I Ê N T Ê N Đ Ẻ TÀI: NGHIÊN CỨU LỤ A CHỌN x ú c TÁC VÀ PHƯƠNG PHÁP x ủ LÝ P O L IC L O B IP H E N Y L (P C B s) T R O N G PHÉ THẢI DẦl! BIÉN THE M Ã SỐ: Q G 9.15 CHỦ TRÌ ĐÈ TÀI: PGS.TS ĐỎ QUANG HUY CÁC CÁN BỌ THAM GIA: - TS Nguyền Kiều Hưng - ThS Hồníĩ Thu Ha - ThS Neuyễn Văn Thường - ThS Đồ Thị Việt I Iươne - ThS Phạm Văn Thức - CN Phạm Hoàn” Giaim c â1 TP ụ N G ~ Í Ã M Õ c G IA HA N O l ^ -1 : r v G ỈIN THIJ v iẺ n O O O ỂO CO O /Icạ í H À NỘ I - 2011 MỤC LỤC • ■ i Báo cáo tóm tăt Summary \ Danh muc chữ viêt tăt iii MỞ ĐẦU Chương 1, TỎNG Q U A N 1.1 Dầu biến 1.2 Policlobiphenyl 1.2.1 Tính chất PC Bs Cấu tao PCBs Tính chất lý, hoá, sinh PCBs 1.2.1.3 Đơc tính cua PCBs Hiên trane, sứ dune PCBs SU' ô nhiễm PC B s 1.2.3 Các nghiên cứu phân húy loai bo PC Bs 1.2.3.1 Phương p h p thiêu đ ố t 10 1.2.3.2 Công ng h ê ô xy h o 11 1.2.3.3 Công nghê khư hoá hoc 13 1.2.3.4 Công nghê xứ lý sinh hoc 17 1.3 Nghiên cứu phân hủy PCBs 19 1.3.1 Xúc tác oxit kim loai 20 1.3.2 Xúc tác oxit kim loai chuyên tiêp 21 1.4 Chuyển hoá chất bentonit 24 1.5 Tính chất bentonit 26 1.5.1 Giới thiêu chung 26 1.5.2 Các tính chất M O N T 27 1.5.2.1 Tính chât trao đơi cation 27 1.5.2 Tính chât trương nỏ' 29 1.5.2.3 Tính chât hâp phu cua M O N T 31 1.5.2.4 Khả mât nước M O N T 32 Sét BENT ỏ' Viêt N am 32 2 1.5.3 Chuông THƯC NGHIÊM 34 2.1 Hoá chất 34 2.2 Thiết bị máy móc điều kiện làm việc 35 2.3 Thực nghiệm 36 2.3.1 Nghiên cứu phân hùy PCBs 36 2.3.1.1 Nghiên cứu đặc tính MB trước sau trao đôi cation 2.3.1.2 Nghiên cứu phân hủy PCBs MB trước sau trao đơi cation 2.3.1.3 Định tính định lượng PCBs 39 Nghiên cứu phân hủy khí từ q trình phân huy PCBs 42 2.3.2.1 Điều chế xúc tác 42 2.3.2.2 Nghiên cứu đặc trưng vật liệu xúc tác 43 2.3.2.3 Nghiên cún phân hủy clobenzen hệ xúc tác 44 Chương KÉT QỦA VÀ THẢO LU Ậ N 46 3.1 Đặc tính sét bentonit Di Linh biến tính 46 3.2 Khả trao đôi hâp thu cation 47 3.2.1 Kết chụp phổ X R D 48 3.2.2 Kết chụp phổ D TA 49 3.3 Đặc tính hấp phụ PCBs MB M B - M 53 3.4 Đánh giá khả hấp phụ PCBs MB M B - M 54 3.5 Phân hủy nhiệt PCBs MB M B - M 58 3.5.1 Hiệu suất phân hủy PCBs MB M B -M 58 3.5.2 Hiệu suất phân húy PCBs MB MB-M có mặt cua C aO 59 3.5.3 Hiệu suất phân hủy PCBs phụ thuộc vào nhiệt độ thời ííian 62 3.5.4 Ánh hướng cúa MB phân húy nhiệt PC B s 65 3.6 67 3.7 Hiệu suất phân hủy PCBs M B - (C u N i) phụ thuộc vào thòi gian trì phản ứng Phân hủy clobenzen pha khí 3.7.1 Tính chât xúc tác phân hủy clobenzen 69 3.7.2 Hiệu suât phân hủy PCBs phụ thuộc vào nhiệt độ thời gian 72 3.8 Đề xuất quy trình xứ lý PC Bs 75 KÉT L U Ậ N 76 Tài liệu tham khảo 78 Phụ lục 85 2.3.2 Đào tạo Scientiíĩc project Bản photocopy đê cương đê tài phê duyệt Phiêu đăng ký kêt nghiên cứu khoa học cône nshệ 36 38 68 BÁO CÁO TÓM TẤT Tê n đề tài: N g h iê n cứu lựa chọn xúc tác p h u o n g ph áp xú lý policlobiphenyl tro n g ph ế thải dầu biến M ã số: Q G 09.15 Chủ trì đề tài: P G S T S Đ ỗ Q u an g H uy Các cán t h a m gia đề tài: TT Họ tên Co' qu an TS Nguyên Kiêu Hưng Trườnao Đai hoc Khoa hoc TưT nhiên," VNU ThS Ngun Văn Thường Phòng thí nghiệm Dioxin Tơne cục Môi trườn Việt Nam ThS Phạm Văn Thức Ban 10.80, Dại học Y Hà Nội ThS Hoàng Thu Hà Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, VNU ThS Đồ Thị Việt Hương Trườne Đại học Khoa học Tự nhiên, VNU CN Phạm Hoàng Giang Trườns Đại học Khoa học Tự nhiên, VNU M ục tiêu nội d u n g nghiên cứu 5.1 M ục tiêu nghiên cứu T ìm kiếm giai pháp x ứ lý PC B s p hế thai dầu biến 5.2 Nội d u n g ngh iên cứu T ìm kiêm c n g nghệ phân hủy P C B s tro ng phế thai dầu biến nhiệt độ thâp áp suất khí qu n m k h n g cần phai x ứ lý sơ ban đầu k hôn g cân sử d ụ n g n h iề u chất phụ gia C ô n g n g h ệ n ày có thê sư d ụ n a hữu hiệu đê xử lý P C B s tro n g p h ế thải dầu biến Các kết đạt được: 6.1 K ế t qu ả k h oa học công nghệ: Đ ã sử d ụ n g sét bentonit Di L inh biến tính b n a 3% N aí IC O ’, đê trao đổi hấp thu cation Cu(II), Ni(II), Fe(III) Cr(III) Sư d ụ n e kết qua đo phố X -ray, p h ố nhiệt vi sai đê đánh giá đặc trurm cua M B M B-M Đ ã ng h iên cứu khả hấp phụ P C B s M B M B -M ; kết qua nhận thấy lượ ng cation trao đôi hấp thu M B t ă n , lư ợ n PC B s hâp phụ tăng Đ ã so sánh p hân hủy P C B s S i , M B M B -M O' điêu kiện nhiệt độ, thời gian trì phản ứ n e khác nhau, tơc độ d ò ng kh ơng khí lm l/p h ú t sử d ụ n g 1,0 gam CaO Khi sư d ụ n g S iO : S i kêt hợp với chất phản ứng C a O đê thực phân hủy P C B s 0 ° c hiệu suât chI đạt tương ứng 38,34 48,92% T ro ng SU' dụno M B M B kết hợp với chất phản ứ n g C aO hiệu suât phân huy P C B s đạt tươim ứnu la 96,84 98,78% T uy nhiên sản phâm khí sinh phân húv P C B s có chửa hồn hợp chât c lo b en zen độc hại T rên CO' sớ ng hiên cứu phân hủy P C B s vật liệu MB, M B CuO, M B -N iO , M B - F e 3, M B -C r 3, M B - ( C u N i) M B -(F e C r) 20 , đà chi rằn?, 0 ° c có m ặt C aO , hệ M B - ( C u N i) n hận phân hủy P C B s cao nhât, đạt hiệu suât phân huy 9 ,8 % trona, vòne, 45 phút; sán phâm khí sinh k h n g có chứa chất độc Đ ã điều chế hệ m ẫu xúc tác oxit kim loại C u O -C e O ; C uO C e 2/ y - A l 203 v C u O - C e C V C r ^ O ý y - A b O i đê XU' lv khí s inh t q u trình phân huỷ PC B s Đ ặc trư n g cua vật liệu xúc tác nà)' đà đượ c đánh uiá bãnu ph ng pháp X R D , S E M , TPR Đ ã k h ả o sát hiệu suât phân huy c lo b e n z e n trẽn hệ m ẫu xúc tác đà điều chế n h iệt độ khác V khao sát m ộ t số y ế u tố ánh h n g tói hiệu suất phân hủ y nhiệt clobenzen hệ m ẫu xúc tác C u O - C e O : C uO C e 2/y-A l 20 C u O -C e C V C ^ C V y -A liC V Khi tỷ lệ tốc độ dòng tạo hoi clo b e n ze n /k h n g khí ảnh h n g đến hiệu suất phân hủy nhiệt clobenzen hệ m ẫu xúc tác ng h iên cứu hiệu suất phân hủy cao nhât tỷ lệ 25/500 Đ ã hệ m ẫu xúc tác C u - C e C u - C e ; - C r : i Ỵ-A120 ; có khả phân hủy tốt clobenzen, đặc biệt v ù n g nhiệt độ 0 ° c đôn 0 °c , với hệ m ẫu xúc tác C uO -C eO a-C riC V y-A hO } ỏ' 0 ° c n n g độ sán phấm phụ sinh thấp T rên c sớ kết qua nghiên cứu thu đư a mơ hình XU' lý PC B s dâu biên thể phê thải 6.2 K ết q u ả công bố: 03 báo khoa học + N g u y ễ n V ăn T hường, Lâm V ĩnh Á nh, N g u y ề n Kiêu H ưng, Đồ Q uang H uy (2010), N ghiên cứu xử lý c loben zen băniì phươnti pháp oxi hố nhiệt xúc tác oxit kim loại, T ạp chí H ố học ú n g d ụ n a , Sô tr 1-6 + N g u y ễ n V ăn T hườ ng, Lâm V ĩnh A nh, N g u y ề n Kiêu H ưnu, Đồ Q uang H uy (2010), Đ ặc tính hoạt độ xúc tác cua C uO -C eC k/y-A N O , C uO C riO rC e O i/Ỵ -A N O í đến việc phân hủ y clo benzen, T ạp chí K hoa học, K ho a học T ự n hiên C ô n g ngh ệ 26, s ố 5S, tr 865-870 + N g u y ễ n K iều H ưng, Phạm H o n ? Gians;, P h ạm V ăn T hế Đồ Ọ u a n e Huy, N guyễn X u â n C ự (2010), N gh iên cứu XU' lý c lo b en zen băim p h n g pháp oxi h o n h iệt xúc tác oxit kim loại, P h ầ n III Đ ặc tính bento nit hấp phụ cation k im loại (M B -M ) vai trò xúc tác cua ph an ứ n ẹ oxi hoá nhiệt phân huy p o lic lo b ip h e n y l, T ạp chí H ố học ứn , C u -C e 2/- A l 20 and C u - C e - C r 3/- A I 2O are u se d to treat the o u u t gas generated from the P C B s destruction T he ch aracteristic o f catalytic m ateria ls are e v aluated b y X R D , S E M and T P R m ethods - T he d e stru ctio n p ro d u ctiv ity o f clo b e n ze n on the catalytic system s is m v estig ate d in d ifferent tem p era tu re ditio ns In addition, the elem en ts w h ich in ílu e n c e the th erm al d e stru ctio n p ro d u c tiv ity o f c lo b e n z e n on catalytic system s o f C u - C e 2, C u - C e 2/- A l a n d C u - C e - C r 3/- AI2O3 are im p le m e n te d W h e n the sp e ed ratio o f the c lo b e n z e n ste am created lm e 01 ' air in ílu e n ce s the th erm al destruction p ro d u c tiv ity o f c lo b e n z e n on the studied catalytic system s, the h ig h e st p ro d u ctiv ity 1S at ratio 25: 500 VI - T h e catalytic system s C u - C e 2, C u - C e - C r 3/- A I 2O can destruct c lo b e n z e n well, especially at 600°c to 0 ° c area The sub- p ro d u ctio n co n cen tratio n is generated low est w ith C u O -C e C V -A ^ O í catalytic system at 800°c - B a sin g on the above studied result, the treatm en t p ro ce ss o f P C B s in w aste tra n s íb rm e r oil is given 6.2 P u b lic a tio n s: 03 scientiíic paper + N g u y e n V a n T huong, L am V in h A nh, N g u y e n K ie u H u ng, Do Q u a n g H u y (2010), R e se a rc h on destruction o f C h lo ro b en z en e b y catalytic therm al oxidation on m etal oxide, Jo u m a l o f C h e m istry and A pp licatio n , N o 2, pp.1-6 + N g u y e n V a n T huong, L am V in h A nh, N g u y e n K ieu H u ng, Do Q u an g H uy (2010), C h a c te n z a tio n o f catalytic activities o f C uO -C eO i/y-A loO ^ and C u -C r 20 - C e /Y-Al on c h lo ro b e n ze n e destruction, V N U Jo u m a l o f Science, N atu ral sciences and T ec h n o lo g y 26, N o.5S , p p 865-870 + N g u y e n K ieu H ưng, Pham H o a n g Giane;, P ham V an T he, Do Q u a n g Huy, N g u y e n X u a n C u (2010), R e search on d estru ctio n o f P o ly c h lo rin ate d B iph en yls by therm al chem ical m e th o d w ith catalyst, Part III C h a rac te riz atio n o f B en ton ite clay ab so rb m etal cations (M B -M ) and catalytic therm al o x id a tio n o f p o ly clo ro b isp h en y l on M B -M , J o u m a l o f C h e m istry and A pplication, N o l , pp.6-13 6.3 R esu lts in train in g + 02 B achelor: - P h a m H o n g G iang, K 50, E n v iro n m e n ta l T e c h n o lo g y - N g o T hi M in h H ien, K 50 , E n v iro n m e n ta l T e c h n o lo g y + 01 M aster: N g u y e n V a n T h u o n g , E n v iro n m e n ta l T e c h n o lo g y + 01 D octor: N g u y e n K ieu H ung, Soil and \vater E n v iro n m e n t F u n d in g : Total íunding: 100.000.000 V N D P la n n e d b u d g e t: 2009: 50 00 0.0 00 V N D ; 2010: 0 0 0 V N D trư , Đ Ạ I HỌC QUỐC GIA H À NỘI n g ĐẠĨ h ọ c k h o a h ọ c T ự NHIÊN ■ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ • • ĐÈ CƯƠNG ĐÈ TÀI NGHIÊN c ứ u KHOA HỌC ĐẶC BIỆT • CẤP ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI T ê n đ ê tà i: NGHIÊN CỨU L ự A CHỌN x ú c TÁC VÀ PHƯƠNG PHÁP x LÝ POLICLOBIPHENYL (PCBs) TRONG PHẾ THẢI DẦU BIÉN THÉ Mã số : QG.09.15 Chủ trì đề tài: PGS.TS Đỗ Quang Huy T rư ờng Đ ại học K h oa học T ự nhiên Hà Nội, 2008 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI ĐÈ CƯƠNG ĐE TAI KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐẶC BIỆT CÁP ĐHQGHN Tên đề tài Tiếng Việt Nghiên cứu lựa chọn xúc tác phương pháp xử lý Policlobiphenyl (PCBs) phê thải dầu biến Tiếng Anh Research on selection of catalysis and method for treatment of Polychlorinated biphenyls (PCBs) in waste transĩormer oil Thòi gian thực hiện: 24 tháng Bắt đầu từ tháng 01 năm 2009 đến tháng 12 năm 2010 Đề tài thuộc lĩnh vực ưu tiên: Bảo vệ mơi trường Đề tài có trùng vói đề tài tiến hành khơng (n ế u có, n ê u lý d o ) ?: Khơng Chủ trì đề tài ( Kèm theo Lý lịch khoa học theo biểu mẫu 02/KHCN/ĐHQGHN) - Họ tên: Đ ỗ Q uang Huy - Năm sinh: Nam 8Í Nữ □ 25/6/1953 - Chun m ơn đào tạo: Hoá H ữu - H ọc hàm, học vị: Phó Giảo sư, Tiến sỹ - Chức vụ: G iảng viên - Đ ơn vị g tác: Trường Đ ại học Khoa học Tự nhiên - Đ ịa chi liên hệ: P.305, nhà Tỉ, 334 Nguyên Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội - Số điện thoại: 04.38583905; Fax: 04.38583061; Email: huydq@ vnu.edu.vn Tóm tắt hoạt động nghiên cứu chủ trì đề tài {C ác chương trình, đề tài nghiên cứu khoa học đ ã tham gia, cá c g trình đ ã cơng bố liên quan tới phương hướng đề tài) Thòi gian Tên đề tài/cơng trình Tư cách tham gia Cấp quản lý/noi công bố 2006-2008 Nghiên cứu điều chế số chất hấp phụ từ than tro bay than hoạt tính để tinh chế, làm giầu xác định Dioxin phương pháp sắc ký khí- khối Người đứng đầu Đại học Quốc gia, nghiệm thu năm 2008 2007 Chê tạo vật liệu hấp phụ từ tro than bay sừ dụng phân tích mơi trường, Phần I Chế tạo vật liệu từ tro than bay Người đứng đầu Tạp chí Khoa học, Khoa hoc Tư nhiên cơng nghệ, 23 (2007), tr 160-165 2007 Research on treatment of Polychlorobiphenyl in waste transíòrmer oil Người đứng đầu J of Science and Technology, Vol 45, No.lB (2007) 437-442 2007 Đánh giá vật liệu chế tạo từ than tro bay phân tích Dioxin Người đứng đầu Tạp chí phân tích Lý, Hoá, Sinh, 2007 2005 Nghiên cứu xây dựng phương pháp chiết dòng ngưng liên tục để loại Dioxin khỏi môi trường đất Người đứng đầu Đại học quốc gia, nghiệm thu năm 2005 1999 Tồn lượng hợp chất Polyclobiphenyl sản phẩm giấy vệ sinh Đồng tác giả Tạp chí Khoa học, (1999), tr 50-52 Tóm tắt hoạt động đào tạo sau đại học chủ trì đề tài năm trở lại : Thòi gian Tên học viên cao học Tên nghiên cứu sinh 2006-2009 Vương Trường Giang 2005-2009 Nghiêm Xuân Trường 2006-2009 Nguyễn Kiều Hưng Nguyên Đình Thái 2001-2003 Lương Thị Hải Yên 2001-2003 Vũ Công Sáu 2001-2003 Nguyên Trung Thành 2002-2004 Huỳnh Thu Hiên 2002-2004 Vũ Thị Quỳnh Hoa 2002-2004 2002-2004 Đoàn Phong Quang 2003-2005 Nguyên Kiêu Hưng 2 0 -2 0 P hạm V ãn Thức 0 -2 0 L ê N g ọ c T rọ n g 0 -2 0 N g u y ễ n T iế n D ũ n g 0 -2 0 D ương T hanh N ghị Cơ quan phoi họp cộng tác viên đề tài (ghi r õ đ n vị cá n h â n đ ợ c m i n h ậ n lờ i m i th a m g ia đê tài, m ỗ i cá nhâ n th a m g ia Đ ể tài p h ả i có L ý lịch khoa h ọ c th e o b iê u m â u /K H C N /Đ H Q G H N , ỷ kiến x c n h ậ n đ n g ỷ th a m g ia đ n g th ự c đ ể tài) Cộng tác viên TT C quan phối hợp Họ tên Chuyên ngành Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN Nguyễn Kiều Hưng Công nghệ Môi trường Trường ĐHKHTN-ĐHQGHN Đỗ Thị Việt Hương Hoá Hữu Thuyết m inh cần thiết hình thành dự án - T ổ n g q u a n c c c ô n g t r ì n h n g h i ê n c ứ u t r o n g v n g o i n c liê n q u a n tớ i v ấ n đ ề n g h i ê n c ứ u c ủ a đ ề t i ( tríc h d ẫ n n h ữ n g tà i liệu m i n h ấ t tro n g n g o i nư c) PCBs sử dụng làm chất cách điện điện môi tụ điện máy biến PCBs nhóm chất hữu bền độc hại Trong sổ 209 chất P C B s c ó tớ i hàng chục chất có độc tính tương tự Dioxin Vì nước họp thống tiến tới loại bỏ PCBs vào năm 2028 Các nước giới cam kết với Hiệp định Stockholm để loại bỏ PCBs vào năm 2028 Theo đó, Hiệp định Stockholm (Thụy Điển) đưa qui định PCBs bên tham gia hiệp định yêu cầu có liên quan đến xử lý chât thải nhiêm có chât hố học hữu ben vung Trong đo rnoi ben tham gia hiệp định phải thực hành động với mục đích loại trừ việc sử dụng PCBs thiết bị (máy biến thế, tụ điện, thiêt bị chứa chat long khac co chưa PCBs) vao năm 2025 kiểm duyệt Hội nghị bên tham gia hiệp định Theo đó, gắng xác định chấm dứt sử dụng thiết bị có chứa hom (Ị005% PCBs thể tích lớn lít vào năm 2028 Hội nghị bên tham gia kiêm tra tiên độ thực với việc loại trừ PCBs bên tham gia hiệp ước sau khoang thơi gian năm mọt lan đê đên năm 2028 hoàn thành mục tiêu đề Việt Nam nươc tham gia thực hiẹn Hiệp đinh trên, việc nghiên cứu tìm kiếm cơng nghệ xư ly loại bỏ PC B s khỏi nguyên liệu nói chung dầu biến nói riêng cấp thiết Đ ê thực Hiệp định Stockholm, nước phát triển dần thay thê dau biên thê có chứa PCBs băng loại dầu khác họ tập trung tiền lớn đê nghiên cứu loại bỏ PCBs khỏi ngun liệu có chứa PCBs Các cơng nghệ xử lý PCBs dâu biên số nước phát triển áp dụng; nhiên công nghệ không nước phát triển chia sẻ với nước khác Còn V iệt Nam, mục tiêu sử dụng biến điện khơng có PCBs đặt Tuy nhiên, thời gian dài, nước sử dụng biến có dầu chứa PCBs, nên khơng phải sớm, chiều thay hết biến Ngày V iệt Nam có biến cũ loại bỏ thường, song đôi với chúng m ột lượng lớn dầu có chứa PCBs loại Cũng có số tác giả nước nghiên cứu công nghệ xử lý PCBs dầu biến phế thải (Viện Hoá học thuộc Viện KHTN & CN Việt Nam; Viện Hố Cơng nghiệp), nhiên chưa đưa công nghệ xử lý có giá trị có tính thut phục Các tác giả nghiên cứu thường sử dụng natri kim loại đốt nhiệt độ cao Các công nghệ thường sinh sàn phẩm có độ độc cao so với chất ban đầu Do vậy, nội dung nghiên cứu đặt đề cương nghiên cứu đạt kết khắc phục nhược điểm phương pháp tác giả trước mắc phải - Lý chọn đề tài - T ính thời đề tài: Đây vấn đề cộm Việt N am trình phấn đấu thực Hiệp định Stockholm bảo vệ sức khỏe cộng đồng người Việt Nam nước - Tính cấp thiết đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội: Đề tài đáp ứng việc bảo vệ sức khỏe cộng đồng phát triên kinh tê bên vững Địa bàn tiến hành nghiên cứu (xã, huyện, tỉnh, vùng) - Hiểu biết thực tế tác giả vê địa bàn nghiên cứu: Nganh điẹn thuọc Bọ Cong thương quản lý; ô nhiễm PCBs dầu biến gây vùng sản xuất điện nhà khoa học nước đanh giá; tích trữ lượng dầu biến phế thải có PCBs nhà quản lý biêt rât rõ —theo thống kê có khoảng hàng trăm dầu bien the phê thải nước có chứa PCBs chưa quản lý nghiêm ngặt chờ xư lý Do đê tài đặt mục tiêu xử lý PCBs dầu biến phế thải hướng có tính thời cao - Tính đại diện địa bàn nghiên cứu: Dầu biến phế thải số Nhà máy Thủy điện thuộc Bộ Công nghiệp quản lý M ục tiêu đề tài + Tìm kiêm chât xúc tác để phân hủy Policlobiphenyl (PCBs) tới sản phẩm an toàn nhiệt độ thấp + Đ ưa phương pháp xử lý PCBs phế thải dầu biến nhiệt độ thấp có sử dụng xúc tác + Đ ề xuất qui trình mơ hình xử lý PCBs qui mô nhỏ nhiệt độ thấp 10 Tóm tắt nội dung nghiên cứu đề tài Ở Việt Nam có hàng trăm nghìn dầu biến phế thải sử dụng có hàm lượng PCBs lớn, khoảng từ 350ppm đến 1800 ppm Tuy nhiên Việt Nam chưa có nghiên cứu phù hợp để đưa vào xử lý PCBs Đây điều đáng ý để xây dựng đề cương nghiên cứu Trong nghiên cứu đặt đề tài là, sâu nghiên cứu tìm kiếm xúc tác để phân h ủ y PCBs nhiệt độ thấp, khắc phục hạn chế mà tác g iả khác nghiên cứu phân hủy PCBs nhiệt độ cao sử dụng hồ quang điện Bởi vì, phương pháp phân huỷ PCBs nhiệt độ cao làm phân huỷ PCBs thành chất không độc độc hơn, vật liệu chế tạo lò đắt tuổi thọ khơng cao - lò thường làm việc 1200°c M ột số tác giả khác sử dụng phương pháp hồ quang điện để đốt PCBs Phương pháp tổn vận hành phức tạp Nội dung đề tài tập trung nghiên cứu gồm vấn đề sau: - N ghiên cứu tách chiết làm giầu PCBs vật liệu chất mang - Nghiên cứu thử nghiệm chọn vật liệu rẻ tiền để làm chất mang xúc tác Nghiên cứu chọn kim loại hôn hợp kim loại đe lam xuc tac Xhử nghiệm phân hủy PCBs với trợ giup cua xuc tac cac nhict đọ khac Tìm điêu kiện tơi ưu vê xúc tác, lượng chất mang, nhiệt độ để thực phân huy PCBs từ đưa qui trình mơ hình cơng nghệ xử lý PCBs thích hợp \ 11 Cac chuyên đe nghiên cưu dự kien đê tài (tên nội dung chuyên đề) 12 Cau trúc dự kiên báo cáo kêt đề tài (chi tiế t h o ả cá c c h n g m ục) < M đẩu, i Chương Tổng quan I 1.1 N hững vấn đề Policlobiphenyl 1.2 N hững nghiên cứu nước nước liên quan Chương Thực nghiệm 2.1 Đối tượng nghiên cứu 2.2 Các phương pháp nghiên cứu 2.3 Các phương pháp đánh giá kết nghiên cứu Chương K ết thảo luận 3.1 N hững vấn đề vật liệu xử dụng nghiên cứu 3.2 N hững vấn đề lựa chọn xúc tác 3.3 N hững kết nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ, xúc tác 3.4 Đề xuất m ô hình cơng nghệ Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục 13 Tính đa ngành liên ngành đề tài - Đề tài liên quan đến ngành/chun ngành nào?: Hố hữu cơ, Hố lý,Mơi trường - Tính đa/liên ngành thê thê nọi dung va qua tnnh tnen khai cua đe tai?: Nhiều nhà khoa học ngành Hoá hứu cơ, Hoá lý MÔI trường tham gia nghiên cứu ứong đề tài 14 Phương pháp luận phương pháp khoa học sử dụng đề tài - Tông quan tài liệu kết nghiên cứu liên quan, - Phương pháp nhiệt xúc tác phản ứng, - Phương pháp tiến hành phàn ứng khí- lỏng liên tục, - Phương pháp tổng hợp chất xúc tác theo đường hoá học, - Phương pháp kinh hiển vi điện tử quét phân tích vi nhiệt, - Phương pháp sắc ký detectơ khối phổ cộng kết điện tử 15 Khả sử dụng c sở vật chất, trang thiết bị (tên cá c p h ò n g th í n g h iệm s ẽ đ ợ c s dụng đề tài): - Sử dụng 30% máy, trang thiết bị, phòng thí nghiệm Đại học Quốc gia Hà - Phối họp với Đại học Vinh, Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Hố học cơng nghiệp - Bộ Cơng thương để thực đề tài 16 Khả họp tác quốc tế - Họp tác đã/đang có (tên tồ chức vấn đề hợp tác): Trường Đại học Tông hợp Amsterdam (H Lan) ; Đại học Tổng hợp Ehim e (Nhật Bản) - Họp tác có (tên tổ chức vấn đề họp tác) 17 Các hoạt động nghiên cứu đề tài - Nghiên cứu lý thuyêt - Điều tra khảo sát - Biên soạn tài liệu □ □ - Viết báo cáo khoa học - Xây dựng mơ hình thử nghiệm - Hội thảo khoa học □ - Tập huấn Eí - Các hoạt động khác 18 Ket dự kiến 18.1 Kết khoa học - Dự kiến đóng góp đề tài: Đóng góp dụng đào tạo đại học, sau đại học ứng dụng triển khai công nghệ - Sô báo, sách, báo cáo khoa học dự kiến công bố: báo khoa học 18.2 Kết ứng dụng - Các sản phẩm công nghệ: Trên sờ kết nghiên cứu đưa mô hình xử lý PCBs nhiệt độ thấp - Khả ứng dụng thực tế kết quả: Có thể triển khai thực tế 18.3 Kết đào tạo - Số cừ nhân đào tạo ưong khuôn khổ đề tài: cử nhân - Sổ thạc sĩ đào tạo khuôn khổ đề tài: 01 Thạc sỹ - Số NCS đào tạo khuôn khổ đề tài: Hỗ trợ cho 01 nghiên cứu sinh ( M ô i N C S h o ặ c h ọ c v iê n c a o h ọ c c â n c ó p h i ê u đ ă n g k ý h n g d â n s a u đ i h ọ c th e o b iể u m ẫ u /K H C N /Đ H Q G H N ) - Đổi mới/bổ sung cho nội dung giáo trình/chuyên đề: Bổ sung nội dung giáo trình chuyên đề H ố mơi trường 18.4 Kết tăng cường tiềm lực cho đơn vị - Kết bồi dưỡng cán bộ: Đào tạo cán khoa học cho ngành Khoa học Cơng nghệ Mơi trường - Đóng góp cho việc tăng cường trang thiết bị: Các dụng cụ, thiết bị nghiên cứu nhỏ 19 Nọi dung tiên độ thực hỉẹn đê tài (các c ô n g việc cần triển khai thờ i hạn thự c h iện sả n p h ẩ m đ t đ ợ c ) TT Hoạt động nghiên cứu Thời gian thưc hiên Từ tháng Đên tháng 1/2009 3/2009 Thu thập viết tổng quan tài liệu Xây dựng đề cương nghiên cứu chi tiết Sản phâm khoa hoc Tài liệu tham khảo Đê cương nghiên cứu 4/2009 4/2009 5/2009 12/2009 Sô liệu khảo sát 1/2010 1/2010 Sô liệu khảo sát tinh X X 2/2010 8/2010 Sô liệu khảo sát tinh 9/2010 10/2010 Báo cáo tông kết X X 11/2010 11/2010 Chuyên đê/N ội dung Chuyên đề/N ội dung Điêu tra khảo sát, thí nghiệm, thu thập số liệu Chuyên đê/Nội dung Chuyên đê/Nội dung Xử lý kêt Viêt báo cáo chuyên đê Sô chuyên đê (như m ục 2) Hội thảo kỳ Bổ sung số liệu/thử nghiệm /ứng dụng Tông kêt sô liệu Viết báo cáo tổng họp Hội thảo lân ci Hồn thiện báo cáo Nộp sản phâm N ghiệm thu đê tài 12/2010 Báo cáo tổng kết cuối Sàn phâm nghiệm thu 20 Phân bổ kinh phí (Tuỳ theo đặc điểm chun mơn để tài, mục/tiểu mục g s ẽ có thay đổi cho phù hợp) TT Nội dung X ây dựng đề cương chi tiết Thu thập viêt tông quan tài liệu Kinh phí Năm thứ Năm thứ 3.000.000 3.000.000 Thu thập tư liệu (mua, thuê) D ịch tài liệu tham khảo (số trang X đom giá) V iêt tông quan tư liệu Điểu tra, khảo sát, thí nghiệm, thu thập sổ liệu, nghiên cứu 20.000.000 22.000.000 19.000.000 12.000.000 Chi phí tàu xe, cơng tác phí Chi phí th m ướn Chi phí hoạt động chun mơn Th, m ua sắm trang thiết bị, nguyên vật liệu Thuê trang thiêt bị M ua trang thiêt bị M ua nguyên vật liệu, cây, V iêt báo cáo khoa học, nghiệm thu 8.000.000 V iết báo cáo Hội thảo N ghiệm thu Chi khác 5.000.000 8.000.000 50.000.000 50.000.000 M ua văn phòng phâm In ân, photocopy Quản lý phí Tổng kinh phí Tổng cộng: 100.000.000 đ (Một trăm triệu đồng chẵn) 21 Tài liệu tham khảo để viết đề cương - T i liệu tiếng Việt C ô n g c S t o c k h o l m v ề c c c h ấ t ô n h iễ m h ữ u c k h ó p h â n h u ỷ , 0 N guyễn K iều Hưng, N g h iê n c ứ u c ô n g n g h ệ x lý P o l i c l o b i p h e n y l s (P C B s ) tr o n g dầu thai bien Luạn van Thạc sỹ Khoa học, Khoa Môi trường, Đại học Khoa học Tự nhiên Hà nội, 2005 10 3- Đ ô Q u a n g H u y , N g u y ễ n K i ề u H u n g , N g u y ễ n T h ị H n g G ia n g , Đ ỗ T h ị V iệ t H n g , N g h i ê n c ứ u x lý p o l i c l o b i p h e n y l tr o n g d ầ u b iế n t h ế p h ế th ả i, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, 45 (1B) 2007 -T i liệu tiếng Anh R Finlayson, P C B p r o d u c t i o n e n d s b u t p r o b le m s r e m a in , Business Insurance, 18, 1984 Ị K.s Ryoo, D i s p o s a l o f p o l y c h l o r i n a t e d b ip h e n y ls ( P C B s ) b y a c o m b in e d c h e m i c a l wiíh therm al treatment, J Korean Chem Soc, 43, 286-293, 1999 Charles u Pittman Jr., Jinbao He, D e c h lo r in a tỉo n o f P C B s , C A H s , h e r b ic id e s a n d p e s t i c i d e s n e a t a n d in o ỉ ls a t ° c u s in g N a / N H 5, Joumal o f hazardous Materials 92, 51-62, 2002 Jonghyuk Seok, Jongwon Seok, Kyung-Yub Hwang, T h e r m a l- c h e m ic a l D e s t r u c t io n o f P o l y c h l o r i n a t e d b i p h e n y l s ( P C B s ) in w a s te in s u l a t in g o il, Joumal o f hazardous Materials, B124, 133-138, 2005 Tanabe K., makoto M., Yoshio o and Hideshi H., N e w S o l i d a c ỉd s a n d b a s e s t h e i r catalytic properties, K odansha, Tohyo, 1989 Paul Nam, Shubhen Kapila, Qunhui Liu, Wander Tumiatti, Adriana Porciani, Virgil Flanigan, S o l v e n t e x tr a c ti o n a n d ta n d e m d e c h lo r in a tỉo n f o r d e c o n ta m in a tio n o f s o il , Chemosphere, 43, 485-491, 2001 Mahnaz Chaychian, Cynthia Jones, Dianne Poster, Joseph Silverman, etc, R a d i o ly t ic d e c h lo r i n a ti o n o f p o l y c h l o r i n a t e d b ip h e n y ls in tr a n s / o r m e r o i l a n d in m a r in e s e d im e n t , Radiation Physics and Chemistry, 65, 473-478, 2002 G raydon A.R Hackett, Charles A Easton, Sheldon J.B Duff, Composting o f pulp a n d p a p e r m ỉllfly ash with wastewater treatment sludge, Bioresource Technology, 70, 217-224, 1999 Ngày ữZ tháng 02* năm 2009 CH Ủ TRÌ ĐÈ TÀI Ngày Z thánễ 02 năm 2009 p CH Ủ N H IỆ M KHOA PGS.TS Đỗ Quang Huy Ngày Q ^ỉhángO ^năm 2009 Ngày Qí tháng ỉ năm 2009 H IỆU TR Ư Ở N G PHÊ D U Y Ệ T CỦA ĐHQGHN TL GIÁM ĐỐC Đ Ạ I HỌC QUỐC GIA H À NỘI T R Ư Ọ N t r e ^ X H O Á HỌC - CÔNG N G H Ẹ ĩry- PHIÉU ĐĂNG KÝ KẾT QUẢ NGHIÊN c ứ u KH-CN Tên đề tài (hoặc dự án): N ghien cứu lựa chọn xúc tác phương pháp xử lý policlobiphenyl trons phế thải dầu biến Mã số: QG.09.15 Cơ quan chủ trì đê tài (hoặc dự án): Đại học Ọc gia Hà Nội Địa chỉ: 144 - Xuân Thủy - c ầ u Giấy - Hà Nội Tel: 04 6 -— ; 04 37547905 -Cơ quan quản lý đê tài (hoặc dự án): Trường Đại học Khoa học Tự nhiên “ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _-*Ạ i 5• /1 V Địa chỉ: 344 - N guyễn Trãi - Thanh Xn - Hà Nội Tel: 04 35583001 Tơng kinh phí thực chi: 100 triệu đơng Việt Nam Trong đó: - Từ ngân sách Nhà nưóc: 100 triệu đồng Việt Nam Thời gian nghiên cứu: 24 tháng Thời gian bắt đầu: tháng 01 năm 2009 Thòi gian kết thúc: tháng 12 năm 2010 Tên cán phối họp nghiên cứu: TS N g u y ễn K iều H ng, T rư ng Đại học K hoa học T ự nhiên, V N U ThS N g u y ễ n V ăn T h n g , P hòng thí nghiệm D ioxin, T ông cục M ôi trường T hS P hạm V ăn T h ứ c, B an 10.80, Đại học Y Hà Nội ThS H o àn g T hu H à, T rư n g Đại học K hoa học T ự nhiên, V N U ThS Đ T hị V iệt H ng, T rư ng Đại học K hoa học T ự nhiên, VNU CN Pham H o àn g G ian g, T rư ng Đại học K hoa học T ự nh iên V N U - r ' -7 ■ ■ " ” ~7~z ĩ 'f n ' ~ Bao mật: Sô chứng nhận đăng ký Sô đăng ký đê a Phô biến rộne rãi: kết nghiên cứu: tài b Phô biến hạn chẻ: c Bao mật: Ngày: X Tóm tắt kêt nghiên cứu: Đ a sư d ụ n g sét bentonit Di Linh biến tính 3% NaHCO} đề trao đôi hap thu cac cation Cu(II), Ni(II), Fe(III) Cr(III) Sử dụna kết qua đo phô X -ray, p h ô n hiệt vi sai đế đánh giá đặc trưng cua M B M B-M Đ ã n g h iên cứu khả hấp phụ PCBs M B M B -M ; kết qua nhận thay lư ợ ng cation trao đôi hấp thu M B tăn g lượng PC B s hấp phụ cũ n g tăng Đ a so sánh phân hủy PC B s SÍƠ , M B M B-M điều kiện nhiệt đọ, thời gian trì p hản ứng khác nhau, tốc độ dòng khơng khí m l/phút sư dụng 1,0 gam C aO K hi sử dụng S 1O S 1O kết hợp với chất phàn úng C aO đê th ự c phân hủy P C B s 0 °c hiệu suất đạt tư ng ứng 38,34 8,92% T ro n g sử dụng M B M B kết hợp với chất phản ứng C aO thỉ hiệu suất phân hủy P C B s đạt tương ứng 96,84 98,78% Tuy nhiên san phâm khí sinh phân hủy PC Bs có chứa hồn hợp chất clobenzen độc T rên c sở n ghiên cứu phân hủy PC Bs vật liệu M B, M B -C uO , M B -N iO , M B -F e 2Ơ , M B -C r 20 , M B -(C u N i)0 MB-(FeCr)->Oi chi rằng, 0 ° c có m ặt C aO , hệ M B -(C u N i)0 nhận phân huy PC Bs cao n h ất, đạt hiệu suất phân hủy 99,89% vòng 45 phút; san phâm khí sinh k h n g có ch ứ a chất độc Đ ã đ iều chế đư ợc hệ m ẫu xúc tác oxit kim loại C uO -C eO i, C uO CeC V y-A LO } v C uO -C eO i-C nC V Ỵ -A hO í để xử lý khí sinh từ q trình phân huỷ P C B s Đ ặc trư n g vật liệu xúc tác đánh giá bàng phư ng p h áp X R D , S E M , TPR Đ ã k h ảo sát h iệu suất phân hủy clobenzen hệ m ầu xúc tác điều chế n h iệt độ k hác V khảo sát m ột sô yêu tô ảnh hư ng tới hiệu suất phân hủy n h iệt c lo b e n ze n hệ m ầu xúc tác C u O -C eO :, C uO -C eC V yAI 2O C uO -C eC V C rnC V Y -A N O v Khi tỷ lệ tốc độ dòng tạo c lo b e n ze n /k h ô n g khí ảnh h n g đến hiệu suất phân huy nhiệt clobenzen hệ m ầu xúc tác n g h iên u v hiệu suât phân huy cao nhât ty lệ 25/500 Đã hệ m ẫu xúc tác C uO -CeO : C u -C e 2-C r: 3/y-A l :03 có kha phân hủy tố t c lo b e n ze n , đặc biệt vùng nhiệt độ 0 °c đến 0 T VỚI hệ m ẩu xúc tác C u -C e -C r 20 3/y-A ]20 0 °c nồng độ san phâm phụ sin h th ấp T rên c sở k ê t nghiên cứu thu đưa m hình xử lý PC Bs tro n g dầu b iến th ế phế thải K ien nghi v e q u y m ô v đôi tư ợng áp dụng nghiên cứu: C ác k ê t q u ả ng h iên cứu nêu báo cáo m ới C ác kết sè triên khai n g h iên cứu đê tiên tới hồn thiện cơng nghệ xử lý PC B s dầu biến V iệt N am N ội d u n g n g h iên cứu kết thu nêu tro n e báo cáo đề tài chi tiêt, sản p hẩm đề tài cần quản lý m ức độ m ật, hạn chế phô biến kết n g h iên cứu đề tài m ức thấp C h ủ nhiệm đề tài T h ủ tr n g quan ch ủ trì đề tài lUA "\jtfu ỳ ý rì Họ tên Học hàm học vị pt-* m'* o TLGIẢM ĐỐC pAltp - Ì^kinA ®nf - LNb IN SS, - Kí tên Đ óng dấu T h ủ trư ỏn g CO’ quan quản lý đ ề tài C h ủ tich H ôi • • đ n g đ n h giá thức - Sci